tema 9 regulación de la expresión génica bacterias (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura genètica molecular
Profesor A.V.
Año del apunte 2017
Páginas 9
Fecha de subida 04/02/2018
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Apuntes de clase con las correspondientes diapositivas del powerpoint facilitado por la profesora.

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Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 TEMA 9- Aspectos generales de la regulación de la expresión génica.
A nivel de transcripción expresión basal.
Permite expresión de la mayoría de los genes.
Expresión adecuada de un gen en un determinado momento y tipo celular. Es lo que da el fenotipo celular. Características de cada tipo celular determinadas por los genes que expresa.
El proteoma.
• • • • • Organismos unicelulares: respuesta rápida a cambios en el medio ya que expresan o no los genes que permiten la supervivencia.
• EUCARIOTAS PLURICEULARES: barrera que protege de exterior, cambios a nivel de regulación se dan durante el desarrollo y la diferenciación del zigoto. Generación de tipos celulares con funciones distintas, fenotipo distinto. Establece PATRONES DE EXPRESION. En adulto principalmente cambios ante intecciones /respuestas hormonales. Poca interacción.
Cambios transitorios = cambio condiciones de expresión en unicelulares = volver a situación normal.
En organismos superiores tiene a ver con remodelación cromatina.
Durante el desarrollo tenemos cambios permanentes /semipermanentes. Se forma un tejido especializado y se mantiene fenotipo. A partir célula madre célula diferenciada.
NO TODOS LOS GENES REGULADOS: o GENES CONSTITUTIVOS: expresión continua en las células, son genes fundamentales.
Replicación, reparación, transcripción… o GENES NO CONSTITUTIVOS: depende condiciones y medio se expresan o no.
à Elementos que intervienen en la regulación de un gen: primer punto de regulación es la transcripción y es el mas importante.
• • • Gen estructural: esta regulado. PROMOTOR Genes reguladores: genes que se expresan y que dan lugar a un regulador (proteína), proteína proviene de un gen, codifica para el regulador, factor que interacciona con regiones del gen a regular. De tenerlo no regula nada si no hay elementos para interaccionar.
o CONTROL POSITIVO: ayuda a la expresión. Los reguladores activan.
o CONTORL NEGATIVO: impide la expresión. El regulador inhibe la expresión, es represor.
Lo tenemos ya definido y lo disparamos mediante estimulo externo.
Elementos reguladores: en el gen estructural, delante de promotor… en si mismos no regulan.
Lo que regula es la interacción del elemento con el regulador. Activación o inactivación del gen.
à TODO ESTO ESTA EN LA célula, pero necesita un: Carme Blanco Gavaldà • Curs 2017-2018 Estimulo externo a la célula = induce / reprime. Ej. Gen se expresa. Estimulo externo dice que no hace falta. Regulador se expresa, actúa con elemento regulador, y el gen re reprime.
o Represión: cuando se expresa y no lo queremos.
o Inducir: no lo tenemos activo en función de la interacción con el regulador, control + o -. Esto es una característica del gen, como se regula? Gen de regulación + o - .
que se exprese o no el gen depende del medio. Las condiciones celulares = inhibición o expresión.
• • • En bacterias muchos genes regulados de forma negativa. Regulación negativa algo impide un proceso. El regulador en un control negativo impide la transcripción. Impedir su expresión.
En eucariotas es mas común la regulación positiva. Favorece la expresión. En estas circunstancias. Hay más elementos ,reguladores activadores que ayudan al control.
Los elementos se encuentran ya en la célula.
Están activos o no. Estimulo externo hace cambiar condiciones de expresión del gen.
Carme Blanco Gavaldà • • Curs 2017-2018 Actuación en TRANS cuando el elemento se sintetiza. Se sintetiza en un lugar del genoma pero actúa en distintas localidades del genoma/cromosoma.
Factores reguladores, proteínas.
Actuación en CIS: todos los elementos reguladores à secuencias de dna + o – próximas al gen. Afectan a otras secuencias en la misma molécula de dna. Secuencia reconocida por el regulador no se mueve, mismo locus.
Interacción siempre, especificidad donde intervienen 2 elementos. La proteína si no tiene donde actuar es inútil. Necesita secuencia para reconocer y actuar. Siempre pasa. Todas las funciones del genoma con puntos específicos de actuación y reconocimiento basados en la interacción entre factor-secuencia.
En función de cómo actue el regulador sobre los elementos control + o -. Represión o inducción.
TIENE QUE QUEDAR CLARO.
• CONTROL NEGATIVO secuencia próxima al gen que se especifica para la unión de un represor. No permite la unión de la polimerasa.
• CONTOL POSITIVO elemento diferente reconocido por un activador, permite unión pol de forma correcta y síntesis adecuada para la célula.
• Muchas veces muy alejados del gen donde actúan. Pero hay comunicación entre factor de regulación y maquinaria de transcripción.
• Habrá estímulos que inducen o que reprimen la expresión del gen.
Cuadro con las 4 combinaciones. Si entendemos esto lo tenemos todo entendido.
• Control - = inducible/inhibible à bacterias en función nutrientes medio.
• Control + = “” à eucariotas 1)CONTROL NEGATIVO inducible. Normalmente el gen no se expresa, porque lo podemos inducir. Si tiene control negativo, el regulador represor esta unido al elemento regulador impidiendo la unión de la polimerasa.
No se esta expresando. Luego sufre inducción, el medio / sustrato algún elemento de este interactúa con el represor, que queda inactivo de forma que no reprime, se libera y deja via libre a la rna polimerasa, ahora hay expresión gracias al sustrato externo que cambia la afinidad del elemento regulador represor negativo.
Represor de activo a inactivo por inducción.
2)CONTROL NEGATIVO REPRESIBLE: el gen se esta expresando porque no esta reprimido, el represor no interfiere con la secuencia del gen. Al cambiar condiciones del medio se provoca represión del gen.
Interacción con el represor, que empieza a actuar, de inactivo pasa a activo.
De represor inactivo a activa Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 3) CONTROL POSITIVO, hace falta activador para ser expresado el gen. INDUCIBLE. No se estaba expresando, pero hay activador que puede actuar sobre el gen. Activador no funcional si no se expresa.
Elemento del medio vuelve activo el activador, al actuar permite la expresión del gen.
4)CONTROL POSITIVO REPRIMIBLE: normalmente se esta expresado, en la célula tenemos activador activo, que funciona. El medio inactiva el activador para impedir la expresión del gen.
2) REGULACION DE LA EXPRESIÓN GÉNICA EN BACTERIAS: -Si hay lactosa en el medio se induce operon que codifica enzimas de la ruta metabólica catabólica. En la mayoría de rutas catabólicas es así.
Grafica en S (x= lactosa, y= expresión del operón). Simplemente por como responde no sabemos si es control – o + hace falta saber si los reguladores son expresores o inhibidores.
-otro grupo de genes en bacterias que sufre represión. Grafica s inversa, cau.
Rutas anabólicas. Triptófano aa, si no esta en el medio se sintetiza. Operón siempre funcionando pero si ponemos bacterias en medio rico de triptófano dejan de expresarlo. Tampoco podemos saber si el control es positivo o negativo.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 La expresión génica se puede regular en bacterias a inicio de transcripción y al final.
A nivel de estabilidad del rna, modificaciones de polipéptidos….
Todo esto son puntos de regulación. Expresión, fabricación de polipéptidos… pero si no se dan modificaciones polipéptido no será funcional…. Cada punto en función del gen.
àA nivel de inicio de transcripción es un punto importante de regulación porque supone un ahorro de energía.
• • Operón unidad de transcripción única, uno solo promotor y terminador en referencia a la transcripción, pero contiene secuencias de varias proteínas. Como hablamos de regulados: OPERADOR: región amarilla reguladora, secuencia reguladora.
2.1 REGULACION OPERON LAC: inducible, tipo catabolismo, con control negativo. Hay factor regulador REPRESOR.
• REPRESOR: gen LacI codifica para proteína represora del operon lac. Una vez sintetizado esta activo, reprimiendo el gen.
• Operon indubicle, interviene regulador. Inducir en control negativo quiere decir que no actue el represor, por lo tanto lo normal es que represor evite la expresión, este activo actuando.
• Al poner lactosa en el medio el represor pasara a estar inactivo, dejara de reprimir y el gen se expresara.
• INDUCTOR: la lactosa del medio.
• • Si no hay lactosa, medio normal con glucosa, no hace falta expresar operon. Represor unido a operador.
Hay lactosa inhibe el represor. Se disocia del operador del gen y permite la expresión del gen. Se sintetizan todas las proteínas que intervienen en la ruta catabólica de degradación de la lactosa.
Aumenta la expresión del operon.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 al mismo tiempo también regulado por un control positivo. Control a 2 niveles. Coordinados los dos. Porque en la región promotora reguladora del operon lac tenemos las secuencias responsables de la unión de represor + secuencia responsable de la unión de un activador. Las dos regiones con los reguladores controlan la expresión del operon.
CONTROL POSITIVO: en la región se une un regulador activador que estimula la transcripción port parte de la rna polimersasa, se da cuando no esta el represor.
• • • • • La baja concentración de glucosa hace que funcione el control positivo.
Si tenemos glucosa y lactosa al medio, la mayoría de bacterias utilizan primero la glucosa, después la lactosa. Significa que en presencia de glucosa, el operon lac no se expresa. Solo lac si es estrictamente necesario. Muy poca glucosa y si lactosa.
A nivel bajo de glucosa aumenta cAMP intracelular, que se une a proteína activadora por catabolito CAP. Que es un activador. De esa forma se conviere en un activador funciona cuando están unidos.
Hace falta camp a concentración elevada, provocado por baja glucosa. Como hay lactosa no habrá represor = expresión del operon.
El control positivo depende de la concentración de CAMP que se da cuando no hay glucosa. Se activa proteína CAP, que es activador. Se une a la región que reconoce. Actua polimerasa… Si hay glucosa, poco cAMP, no suficiente activador activado, no funcional. No union cap a región reguladora. La rna pol se une de poca eficiente. Todo y haber lactosa. Transcripción baja, nivel basal.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 4 combinaciones posibles de glucosa y lactosa. En función de lo que hay en el medio distintos elementos unidos al promotor activador.
• • • • • • Siempre que hay lactosa, se podrá expresar operón, no habrá represor. Inducir al operón.
Responde a la glucosa del medio si no hay, se utiliza la lactosa. También se da la expresión de operón. Glucosa control +, activador depende de la presencia de esta.
Si hay mucha glucosa no hay activador presente. Si hay lactosa no esta el represor.
Rna pol unida a tasa baja, expresión basal.
Si hay glucosa no activador unido a operón.
No lactosa, operón no se expresa porque no se puede utilizar, unión del represor.
No glucosa ni lactosa, presente activador y represor.
• Mirando condiciones deducir que hay unido a partir de las bases.
Necesitamos activador para que pueda actuar polimerasa. Y para poderse situar no tiene que haber represor. Se tienen que dar las dos condiciones, una depende de la glucosa y la otra de la lactosa. Para expresar gen necesito activador. Represor domina sobre activador, porque si esta no se puede dar. Represor bloquea unión polimerasa.
Regulación negativa es la que manda en la expresión.
1r nivel de regulación es el NEGATIVO. Luego ya va el activador, que determina la tasa/velocidad, porque depende de la concentración de glucosa. (cAMP) modulación de la expresión.
Contra más elementos regulatorios hay, más gradación de expresión. Control más fino.
EJEMPLO 2: OPERON TRIPTOFANO reprimible pero con controlo negativo. Otro control relacionado con la terminación en la transcripción, es otro curso.
Carme Blanco Gavaldà • Curs 2017-2018 Regulador en control negativo es REPRESOR.
Controlado por represor como anterior pero REPRIMIBLE. Normalmente se esta expresando.
Codifica para las enzimas de síntesis de triptófano.
En un medio mínimo donde no hay Aa hace falta la síntesis activo. En un medio suplementado deja de expresarse porque ya hay.
Si se expresa normalmente = REPRESOR INACTIVO (en lac represor activo, la lactosa inhibía el represor). En este caso inactivo, la presencia de triptófano interaccionará con el represor y permitirá la unión. Provoca cambio de actividad.
EJEMPLO 3: regulación a nivel POST TRANSCRIPCIONAL Mecanismo de regulación muy relevante en eucariotas que también se encuentra en bacterias. Después de transcribir el gen, mediado por un RNA antisentido. Referencia a gen ompF, codifica proteína de membrana implicad en el control de paso de moléculas pequeñas iónicas, intercambio con el medio. En condones normales se expresa y esta en la pared. Al cambiar osmolaridad del medio evitar el cambio de condiciones en el interior de la celula. Al cambiar la osmolaridad se regula expresión, represión de la expresión. No a nivel de transcripción.
• Gen micF codifica RNA antisentido, complementa con mRNA codificado por el gen ompF. El rojo antisentido hibrida con el mRNA y no se produce proteína. De esta forma controlamos la expresión a nivel RNA.
• Regulación de la expresión génica mediante microRNAs en eucariotas, muy importante.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 ...

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